Niviculture ?

Vous le savez, nôtre usine à neige n'est plus...

La niviculture est un domaine pro trés pointu.

Ci dessous un doc transmis par JF SOUBIELLE, Niviculteur hors pair, qui à eu l'amabilité de bien vouloir me le communiquer.

Merci à lui et...

Bonne Lecture. 

GP

PRINCIPE DE FABRICATION DE LA NEIGE DE CULTURE

LES DIFFÉRENTES PHASES

Le but de ce chapitre est de définir et de décrire les principes physiques connus à ce jour pour la fabrication de la neige de culture.
Le moyen le plus courant de fabriquer de la neige, en dehors de la glace pilée produite, est de projeter des gouttelettes d’eau dans l’air ambiant à température négative en respectant certaines conditions.
La transformation de l’eau en neige ou congélation se décompose en plusieurs séquences :

• Atomisation ou fragmentation,

• Nucléation,

• Insémination,

• Dispersion,

• Evaporation,

• Convection.

Atomisation ou fragmentation

La première étape dans la transformation de l’eau en neige est l’atomisation du jet d’eau en fines gouttelettes dont la taille permet la cristallisation en glace dès qu’elles sont projetées dans l’air ambiant à température négative.

Bien entendu plus la taille des gouttes est élevée plus la congélation est difficile, à l’opposé plus les gouttelettes sont fines plus le phénomène est rapide, mais le contrôle de leur dispersion dans l’air sera plus délicat.

Le diamètre  courant de gouttelettes varie de 0,2 à 0,8 mm.

Nucléation

La nucléation est la formation en parallèle de microcristaux de glace (noyaux de nucléation) qui serviront à inséminer les gouttelettes d’eau à la sortie de l’enneigeur.

La formation de ces noyaux de nucléation se fait à travers les étapes suivantes :

• mélange air/eau sous pression avec une très forte proportion en air dans la chambre d’un nucléateur ;

expulsion et fragmentation du mélange par un orifice finement calibré du nucléateur ;

• détente brutale de l’air qui provoque un fort refroidissement ambiant en sortie du nucléateur ;

• cristallisation immédiate à température négative des particules d’eau formant ainsi des noyaux de nucléation.

Insémination

La troisième étape, après l’atomisation et la fabrication de noyaux de nucléation est la transformation des gouttelettes en grains congelés.

L’insémination est la rencontre du flux de nucléation et du flux d’eau principal atomisé.

L’eau pure ne congèle pas naturellement à 0° C, mais plutôt autour de – 8° C à – 12 ° C.

L’insémination occasionne le déclenchement de la congélation en rompant l’état d’équilibre de l’eau en surfusion et permet ainsi de ramener le seuil vers – 2° C humide.

Le résultat obtenu pourra être optimisé selon la turbidité et température de l’eau et éventuellement par l’injection de protéines végétale.

Dispersion

La quatrième étape après l’insémination est la dispersion des particules dans l’air ambiant froid permettant à l’eau de se transformer en glace avant de tomber sur le sol.

La dispersion est obtenue de différentes façons :

•    Détente d’air comprimé,

•    Flux d’air d’un ventilateur,

•    Détente d’eau à forte pression,

•    Combinaison des 3 techniques ci-dessus.

Cette dispersion est nécessaire pour donner le temps à l’introduction de noyaux de nucléation (insémination) et permettre les différents échanges thermiques entre la goutte et l’air ambiant.

Trois éléments sont associés aux gouttelettes d’eau en dessous de 0 °C :

• la détente de l’air comprimé, ou la propulsion par le courant d’air d’un ventilateur,

• l’évaporation de gouttes d’eau refroidies,

• l’induction et la convection dans l’air froid ambiant,

Évaporation

La cinquième étape à prendre en compte est l’évaporation.

Lorsque la gouttelette est projetée dans l’air ambiant, sa partie extérieure s’évapore en utilisant les calories contenues dans l’eau ce qui entraîne un abaissement de la température facilitant ainsi la congélation.

Bien sûr, plus l’air ambiant est sec, plus il y a d’évaporation facilitant la congélation.

L’importance de l’évaporation diminue lorsque la température de l’air extérieur s’abaisse.

Convection
La sixième étape à prendre en compte est la convection. Cette étape caractérise l’échange de chaleur par contact entre l’air ambiant et l’eau.

Le processus complet se termine lorsque la gouttelette atteint le sol à l’état de glace à l’endroit souhaité.

Croquis d’illustration

LES CONDITIONS ATMOSPHÉRIQUES

Comme cela a été indiqué dans la section précédente, la fabrication de la neige de culture dépend étroitement des conditions de l’air ambiant que l’on détermine par les paramètres physiques suivants :

• La température (température sèche),

• L’humidité relative,

• La pression atmosphérique,

• Le vent (direction, force).

Ces paramètres déterminent les conditions limites de la fabrication de la neige. Ils ne peuvent pas être modifiés mais doivent toujours être suivis et coordonnés dans le processus de fabrication.

 Avant de développer l’influence des différents paramètres intervenant dans la fabrication de la neige il est important de rappeler les 3 états de l’eau et les énergies mises en jeu.

1 : état vapeur :pour passer de l’état vapeur à l’état liquide et inversement (539 000 kcal/m³eau)sont nécessaires.

2 : état liquide : pour passer de l’état liquide à l’état solide et inversement (80 000 kcal/m³eau) (1) sont nécessaires.

• pour refroidir ou réchauffer 1 m³ d’eau de 1 °C (1 000 kcal/m³ eau) sont nécessaires.

• pour refroidir ou réchauffer 1 m³ de glace de 1 °C (500 kcal/m³ glace)  sont nécessaires.

Température

En considérant un air ambiant saturé de vapeur, on peut dire que le principe de refroidissement se réalise par une convection directe de la gouttelette d’eau dans l’air ambiant froid.

Ce transfert de chaleur, entraîne l’élévation de la température de l’air ambiant jusqu’à un maximum de 0 °C : on peut ainsi déterminer la quantité d’air nécessaire suivant le graphique N° 1.

2 Exemples :

• à – 4 °C 62 000 m³ d’air extérieur seront nécessaires.

• à – 10 °C 25 000 m³ d’air extérieur seront nécessaires. 

Humidité relative

Définition:

• Humidité : Quantité d’eau sous forme de vapeur contenue dans l’air.

• Humidité relative : C’est le pourcentage de la quantité de vapeur requise pour la saturation d’un volume d’air à une température et une pression définie.

• (voir graphique N° 2).

Ce graphique montre que plus l’humidité relative est faible, plus l’eau s’évaporera pour atteindre une saturation de l’air ambiant facilitant ainsi l’échange d’énergie.

Température sèche

Définition: Grandeur mesurée avec un thermomètre, elle est exprimée en °K (degré KELVIN) au zéro absolu (- 273,15 °C) mais plus ordinairement en °C (degré CELCIUS) référencé à la température de fusion de la glace (0 °C).

En unité anglo-saxonne cette grandeur est exprimée en °F (degré FARENEIGHT).

Température humide

Définition: C’est  une grandeur qui met en relation la température sèche de l’air et le pourcentage d’humidité relative contenu dans l’air, cette grandeur peut être mesurée avec un psychromètre (thermomètre humide) ou calculée.

On peut évaluer la température humide en utilisant le tableau N° 3.

Pression atmosphérique

Définition: C’est le poids de l’air par unité de surface au niveau du sol il est exprimé en Hectopascal, en Millimètres de mercure ou en millibar.

Exp. : au niveau de la mer la pression atmosphérique est de 1013 mbar.

Le pouvoir de refroidissement de l’air diminue lorsque la pression atmosphérique s’abaisse, à l’inverse son pouvoir d’évaporation augmente.

Les deux influences s’équilibrent ainsi la capacité de refroidissement de l’air dépend essentiellement de l’évaporation et de la convection.

Le Vent  

En synthèse nous pouvons dire que le vent affecte le processus de refroidissement de deux façons :

• en accroissant la quantité de l’air ambiant considéré,

• en augmentant la vitesse des transferts d’énergie.

CROQUIS ET GRAPHES

GRAPHIQUE N° 1

GRAPHIQUE N° 2

LES ENNEIGEURS

A ce jour il existe deux technologies communément appelée:

• bi fluide,

• mono fluide.

qui selon le cas font appel à des réseaux d’alimentation en :

• air,

• eau,

• énergie.

Le type d’enneigeur, utilisé prédétermine les caractéristiques techniques des installations.

Enneigeur bi fluide: utilisation d’air comprimé et d’eau sous pression.

Principe de fonctionnement n° 1(à mélange interne) :

Dans une chambre de mélange sont introduits sous pression de l’air et de l’eau (6 à 12 bars). La détente de l’air produit la fragmentation de l’eau à la sortie de l’éjecteur ainsi que les germes de nucléation. En fonction de la température, la production de l’enneigeur sera proportionnelle au débit d’eau, lequel sera obtenu en agissant sur une vanne de réglage.

TETE PRODUCTRICE ENNEIGEUR BI-FLUIDE

ENNEIGEUR BI-FLUIDE A 3M DE HAUTEUR

ENNEIGEUR BI-FLUIDE SUR PERCHE DE 10M

Principe de fonctionnement n° 2(à mélange externe) :

La fragmentation de l’eau sous pression (15 à 65 bars) est obtenue par une détente au travers de un ou plusieurs gicleurs de section fixe ou variable. L’air comprimé est expulsé séparément de l’eau par des gicleurs spécifiques afin de produire par détente et refroidissement les germes de nucléation. L’ajustement du débit d’eau s’effectue soit en augmentant le nombre de gicleurs d’eau opérationnels, soit en faisant varier leur section de passage.

CROQUIS PRINCIPE N° 2 (principe HKD)
 

ENNEIGEUR EN PRODUCTION A 6M

TETE ENNEIGEUR PRINCIPE N° 2

Ces enneigeurs bifluides (principe N° 1 et N° 2) sont caractérisés par le rapport des débits air et eau (Air/Eau) qui varie,
pour le 1^erprincipe, de 10 à 100, de 5 à 25 pour le second.

Employés d’une manière générale en position fixe les enneigeurs bifluides peuvent être implantés au-dessus du niveau du sol (3 m) ou en hauteur (perche de 6 à 12 m).

Ils sont associés pour leur fonctionnement, en règle générale, à un système de pilotage.

Enneigeur monofluide: utilisation d’eau sous pression et d’un ventilateur.

Principe de fonctionnement:

L’eau sous pression (10 à 65 bars) est fragmentée au moyen :

Principe n° 1 :

-       de multiples gicleurs de section fixe ou variable disposés en général sur une ou plusieurs couronnes.

Principe n° 2 :

-       d’une buse centrale.

Les gouttelettes ainsi formées sont alors propulsées par le flux d’air produit par un motoventilateur électrique (10 à 25 kW).

La nucléation est produite séparément à l’aide de gicleurs spécifiques utilisant de l’eau et de l’air sous pression (l’air comprimé est produit par un compresseur embarqué  de 3 à 5 kW). Les germes de nucléation formés sont propulsés dans le jet principal.

L’ajustement du débit d’eau s’effectue soit en augmentant le nombre de gicleurs à section fixes opérationnels (sur une ou plusieurs couronnes) pour le principe n° 1, soit en ajustant la section de passage de la buse centrale pour le principe n° 2.

Ces enneigeurs sont caractérisés par le rapport énergétique nombre de kW par m³(kW/m³) d’eau consommé par l’enneigeur.

Exemple : 26 kW/ 13 m³= 2 kW/m³à une température humide de – 6 °Ch.

Ces enneigeurs sont en règle générale montés sur des supports mobiles (châssis avec roues ou luge). Ils peuvent être également implantés en hauteur sur des mâts de 4 à 6 mètres, leur fonctionnement peut être manuel, autonome (automatisme embarqué) ou dépendant d’un système de gestion centralisé.

 

PRINCIPE N°1 ENNEIGEURS MULTIGICLEURS DE SECTION FIXE MONTEES SUR COURONNES

PRINCIPE N°1 ENNEIGEURS MONOBUSE CENTRALE DE SECTION VARIABLE

Enneigeur à gicleur sur couronne en opération

Enneigeur monobuse centrale

ÉQUIPEMENT DES PISTES

Regards et drainage

Les enneigeurs sont raccordés sur les différents réseaux (électriques, communication, air et eau) dans des regards ou abris, généralement enterrés, de forme parallélépipédique ou cylindrique. Ils peuvent être préfabriqués (métal ou polyéthylène) ou réalisés sur le site à partir d’éléments standards du commerce en béton.

Le regard contient, en fonction des différentes technologies les équipements suivants :

-       Vannes manuelles ou automatiques raccordées sur les tuyauteries eau et air

-       Boîtiers électriques d’alimentation et de communication

Les équipements annexes au réseau de tuyauteries air et eau, tels que : dérivation, réducteur de pression, vidanges et purges en point bas, évents en points hauts ou extrémités de conduites, débit de fuites permanentes sont également logés dans des regards dont la constitution et les dimensions peuvent varier selon l’emploi.

Le regard doit être autant que possible protégé des pénétrations d’eau et équipé d’un système d’évacuation en point bas (tuyau drainant ou collecteur).

Tuyauteries de distribution eau et air utilisées couramment en Europe

Les fluides air et eau destinés à l’alimentation des enneigeurs sont véhiculés dans des tuyauteries généralement enterrées.

Les différentes caractéristiques de ces canalisations tels que : matière, diamètre, épaisseur, raccords sont déterminés principalement par le débit, la pression et le type de fluide transporté.

-       Le diamètre sera conditionné par le débit, on emploiera le terme diamètre nominal (DN) exprimé en mm ou en pouce (") ,

-       l’épaisseur sera conditionnée par la pression, on emploiera le terme de pression nominale (PN) exprimé en bar, ainsi que par la matière constituant la canalisation.

TABLEAU DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES CANALISATIONS EMPLOYEES
 
 

Schéma général des réseaux eau et air

Réseaux électriques

Mesure et commande

Les installations d’enneigement automatique sont équipées, suivant le degré d’automaticité, d’un ou plusieurs réseau de communication permettant le transit des informations (mesures, commandes) nécessaires à la gestion de l’ensemble de l’équipement.

Ces liaisons, entre appareils et locaux de contrôle, sont dans la majorité des cas réalisées au moyen de câbles spéciaux appelés ‘’BUS’’ ou câbles dialogues implantés dans des gaines en polyéthylènes enterrées.

NB : Les communications peuvent également s’effectuer par liaison radio ou fibres optiques.

Les schémas ci-après illustrent les différents types de liaisons 

MESURES
(câble de liaison entre les différents appareils de mesure DE température, D’humidité, DE vent, DE pression, etc… et le regard ou le local de contrôle)
- L’information qui transite dans le câble est du type courant continu faible (4 à 20 mA) sous 24 volts est appelé signal analogique.

Dialogue automate ou ordinateur vers les regards ou les enneigeur
(câble de liaison entre les terminaux de l’ordinateur  ou  de l’automate principal)

Dialogue inter automate
(câble de liaison entre les terminaux de l’ordinateur  ou  de l’automate principal)

Contrôle
(câble de liaison entre les appareils tels que les vannes de regard, vannes de vidange ou de sectionnement et les terminaux d'ordinateur ou d'automate

Appareillages de mesure

L’équipement de piste est complété par un ensemble d’appareils de mesure permettant de contrôler et d’optimiser les conditions de fabrication de la neige.

Constitution de l’ensemble de mesure :

       capteurs proprement dit,

       une embase métallique à sceller dans le sol,

       une perche métallique de 2.5 à 3m de hauteur,

       un capot spécial de protection de l’élément de mesure en polyester ou PVC (pour la mesure de température).

-    Généralement les éléments sensibles et les électroniques sont regroupés dans un boîtier unique afin d’homogénéiser les mesures, la connexion des capteurs vers le boîtier de mesure ou l’afficheur est alors effectuée avec un câble 4 fils blindé raccordé au regard le plus proche.

-    Les capteurs sont répartis le long de la piste à enneiger, soit à équidistance (200 à 300 m pour les mesures de température), soit en des points spécifiques(anémomètre), leurs positions doivent être déterminées avec soins afin de refléter avec précision les conditions météorologiques locales.

       Les échelles de mesure courantes pour la température sont 50 °C (- 30 à + 20 °C).

-    Les transmetteurs de pression peuvent être connectés aux regards directement sur la vanne automatique ou sur les entrées analogiques automate ou ramenés en salle de contrôle

       Les échelles de mesure courantes sont 0 à 10 bars, 20 bars, 100 bars.

RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES

Energie  électrique

Les équipements de distribution d’énergie électrique peuvent être identifiés en 3 sous-ensembles implantés dans un local appelé poste électrique. (C.F schéma ci-après).

    Ensemble moyenne tension (M.T) :

     Cette énergie (20 000 volts) en provenance d’un réseau aérien ou souterrain arrive dans des armoires électriques appelées cellules moyenne tension (M.T), équipées des organes de sectionnement et de protection tels que : interrupteurs, fusibles, disjoncteurs, comptage MT le cas échéant.

    Transformation :

     A l’aval des cellules M.T il y a le ou les transformateurs, de puissance variable ( 100 à 1250 kWa) qui convertissent la moyenne tension (M.T) en basse tension (B.T).

    Ensemble basse tension (B.T):

     Le transformateur est connecté coté B.T 410 volts au tableau général basse tension (T.G.B.T) équipé des disjoncteurs de protection vers les armoires de puissance et de commande.

NB : L’énergie thermique est quelquefois employée pour motoriser les machines tournantes à partir de moteur diesel.

armoire basse tension

armoire automate

exemple de schéma électrique général de distribution d’énergie

RECEPTEURS enneigeurs mono fluides groupe motoneige compresseur d'air etc..

RESSOURCES EN EAU

L’eau est l’élément de base pour la fabrication de la neige, il existe plusieurs façons de l’obtenir.

Captage dans un cours d’eau

Un ouvrage de captage est généralement implanté en bordure d’un cours d’eau et comporte 2 étapes nécessaires à la séparation et au retrait des matières en suspension, particules minérales ou végétales qui troublent l’eau et rendent  son utilisation dangereuse pour les installations d’enneigement.

    Dégrillage :séparation des gros éléments, pierres et matériaux en suspensions (branches, etc…).

     Cette opération est réalisée au moyen de barraudage ou grille à grosse trame installés dans un chenal à 45° ou perpendiculairement au fil de l’eau, le nettoyage d’un tel système peut être réalisé manuellement ou automatiquement pour les gros degrilleurs (peu fréquent dans l’enneigement)

    Décantation :elle est effectuée après dégrillage et consiste au retrait des particules minérales de granulométrie faible à moyenne en suspension et qui trouble l’eau.

     La technique employée est le ralentissement  de la vitesse de circulation dans un canal dont les dimensions (section et longueur) sont déterminées par le débit et le taux de turbiditéde l’eau à traiter.

     La vitesse de circulation, appelée vitesse de sédimentation, doit être très faible (inférieure à 0,2m/s) pour permettre le dépôt des particules, ce qui peut conduire à des ouvrages relativement conséquents.

     Le nettoyage peut être réalisé manuellement (chasse d’eau  en point bas et à l’aval de l’ouvrage) ou automatiquement (peu fréquent dans l’enneigement).

NB : Le captage dans les cours d’eau est très réglementé. Le prélèvement est soumis à autorisation en fonction du débit minimum (étiage) du cours d’eau.

Pompage dans une nappe souterraine

Le prélèvement est opéré en créant un ou plusieurs puits de forage verticaux, les puits, de dimensions et de profondeur variable sont chemisés avec un tube métallique.
Au fond du puits est installée une pompe verticale pendue au bout du tube de refoulement, le fonctionnement de la pompe peut être asservi à un contrôle de niveau.
Les pompages en nappe souterraine (puits artésien) sont également très réglementés.

Réservoirs maçonnés et enterrés

La construction, ou l’utilisation de réservoirs existants, sont des solutions assez répandues.
Elles sont toutefois limitées par :

• les capacités maximum des ouvrages (environ 5 000 m³)

• leur coût très élevé

• le partage de l’eau potable avec la collectivité

• l’eau potable pénalisante pour le rendement des enneigeurs

Lacs naturels

L’eau peut être prélevée à partir d’un lac naturel dans le respect de la réglementation en vigueur (cf. chapitre 10).

Lacs artificiels ou retenues collinaires

La réalisation de lacs artificiels et retenues collinaires devient de plus en plus la solution pour l’alimentation des installations d’enneigement dont les débits (demande instantanée) et les quantités globales ne cessent de croître.

Cette solution a de multiples avantages :

    Volume de stockage important (10 000 à > 100 000 m³),

    Coût faible en regard du volume,

    Utilisation et valorisation touristique de sites (lacs anciens, combes, etc..),

    Implantation en partie supérieure des pistes à enneiger rendant l’alimentation gravitaire possible,

    Brassage ou bullage à l’air comprimé ou recyclage par pompage (limitation dans une certaine mesure de la prise en glace et refroidissement).

A l’origine des réseaux de distribution et à l’aval des ouvrages de captages et de stockage on trouve généralement un ou plusieurs locaux  techniques ou sont installés les organes et circuits nécessaires au traitement des différents fluides (eau, air, énergie) destinés à la production de neige, ainsi que les appareils de contrôle et gestion.

• Local de pompage (principal ou de reprise)

Pompe de surface

Quatre types de locaux sont couramment rencontrés :

• Local de pompage (principal ou de reprise)

• Local compresseur

•  Local de distribution d’énergie

• Local de contrôle et gestion

  Local pompage, équipements de traitement de l’eau, circuits

L’eau destinée à la production de neige peut avoir plusieurs origines, lesquelles seront décrites au § IV, à son arrivée au local technique il est courant de procéder à une opération de filtration.

technique il est courant de procéder à une opération de filtration.

Filtration :les opérations de dégrillage et de décantation peuvent s’avérer insuffisantes, une filtration plus poussée est alors souhaitable, 2 technologies sont employées mettant en œuvre des appareils montés sur la canalisation d’amenée d’eau.

       Filtre statique :ensemble comportant un grillage de trame variable suivant la finesse de filtration souhaitée, le nettoyage s’effectue  manuellement après ouverture de l’appareil et démontage de l’élément filtrant.

       Filtre auto nettoyant :constitué d’un  grillage cylindrique à l’intérieur duquel tourne un balai métallique actionné par un moteur électrique, le nettoyage s’effectue automatiquement par l’ouverture d’une vanne de purge installée en partie basse de l’appareil et pilotée par un contrôleur d’encrassement (mesure différentielle de pression).

PRINCIPE PNEUMATIQUE DE CONTRE PRESSION

 

PRINCIPE PAR INJECTION
D' EAU OU D'AIR COMPRIME

Refroidissement 

La température de l’eau est un paramètre important dans la fabrication de la neige, il est donc important de ne pas dépasser une valeur maximale déterminée par le type d’enneigeur utilisé (4 à 5 °C pour les mono fluides et 2 à 3 °C pour les bi fluides).

Le refroidissement est effectué à l’arrivée de l’eau au local technique, après la filtration, Il est généralement réalisé avec des tours atmosphériques.

Principe de fonctionnement d’une tour :

L’eau filtrée arrive dans un bassin « appelé bac chaud », de là, elle est reprise par une pompe est dirigée vers des disperseurs situés au sommet d’une tour ou elle retombe en pluie, dans sa chute elle croise, à contre courant, un flux d’air froid engendré par un ventilateur, de cette rencontre s’opère un échange de chaleur et un abaissement de la température de l’eau.

Il existe plusieurs modèles de tour de refroidissement, (préfabriqué en métal ou matière plastique, maçonnée, avec ou sans bassin, avec ventilation pulsée ou à tirage) mais le principe décrit ci-dessus reste le même.

CROQUIS DE PRINCIPE (TOUR À TIRAGE)

Utilisation de l’eau traitée 

Après filtration et refroidissement l’eau peut être utilisée pour la production de neige, soit directement, alimentation de piste à l’aval du local technique circuit gravitaire ou après pompage pour les pistes à l’amont.

L’alimentation peut être effectuée gravitairement si la pression statique est suffisante pour l’enneigeur, ou par pompage.

Principe départ d’eau gravitaire

Si les conditions géographiques le permettent, (disponibilité d’eau au sommet des pistes à enneiger) l’alimentation du réseau pourra être réalisée directement par connexion sur la ressource et après traitement, une vanne de sectionnement ainsi qu’un ensemble de mesure (pour les installations automatiques) seront alors suffisant, sans oublier la ventouse casse vide.

	Vers piste descendante

 
Principe départ d’eau pompée

Lorsque l’eau n’est disponible qu’au pied des pistes à enneiger, le réseau devra être mis en pression à une valeur compatible avec la dénivelée des pistes considérées, les pertes de charge dans les canalisations et la pression nécessaire au fonctionnement des enneigeurs situés en extrémité. 

Cette mise en pression est généralement réalisée avec des ensembles motopompes électriques centrifuge qui peuvent être immergées ou à l’air libre (pompe de surface), le montage est effectué horizontalement ou verticalement.

Les caractéristiques (débit, pression, puissance) des groupes motopompe sont très étendues, les plus couramment rencontrées sont les suivantes :

    Débit : 20 à 100 m³/h

    Pression : 15 à 75 bar

    Puissance: 25 à 400 KW

En plus des composants précédemment cités (vanne de sectionnement, instrumentation), le circuit composé de groupes motopompe montés en parallèle sera équipé de divers appareils, tels que, vanne d’isolement entre pompes, clapet anti-retour, vanne de décharge pour éviter le fonctionnement à débit nul, vanne de ligne pour garantir une pression au refoulement de la pompe (surtout durant les phases de remplissage des réseaux), vanne de vidange des pistes, moteur électrique équipé ou non de variateur de vitesse.

Principe pompage de reprise

Quand la dénivelée de la piste à enneiger est très importante, afin de limiter les pressions en départ de salle des machines et assurer une pression de service aux canons suffisante en amont, on utilise un pompage de reprise monté en série dans le réseau (appelé BOOSTER).

La présence de pompes d’origines différentes nécessite obligatoirement une étude soignée et approfondie.

Circuit d’air

Ensemble de compression:

Les enneigeurs utilisent de l’air comprimé en quantité variable suivant leurs technologies.

Les unités de compression peuvent être mises en œuvre de 2 façons différentes.

Cas N° 1 : directement installées sur l’enneigeur, (technologie mono fluide) se sont généralement des appareils de faible capacité et puissance (20 à 40 m³/h et 3 à 5 kW), ne nécessitant pas de réseau d’air comprimé sur les pistes.

Cas N° 2 : Dans ce cas (technologie bi fluide ou mixte), le nombre d’enneigeurs et la consommation d’air étant élevée, le ou les compresseurs de moyenne à forte  capacité et puissance (500 à 4000 m³/h et 50 à 450 kW),sont alors regroupées dans des locaux techniques ; un réseau d’air comprimé sur les pistes est alors nécessaire.

Il existe plusieurs types de compresseurs

Type alternatif :

Compresseur à piston

Généralement bicylindre, ils sont exclusivement employés sur les enneigeurs mono fluide, le piston accouplé à un système bielle manivelle opère un mouvement alternatif à l’intérieur d’un cylindre dans un cycle aspiration et refoulement, des clapets (aspiration et refoulement) contraignent l’air comprimé vers le refoulement.

Il existe des compresseurs ne nécessitant pas d’huile de lubrification appelés compresseur sec.

COMPRESSEUR A PISTON

Compresseur à vis

2 « vis »  une vis mâle (menante) et une vis femelle (menée) sont  mises en rotation dans une chambre oblongue, l’air est emprisonné dans les espaces entre les vis et les cylindres de la chambre pour être dirigé vers le refoulement.
Il existe des compresseurs ne nécessitant pas d’huile de lubrification.
Ce type d’appareil est implanté en salle des machines.

COMPRESSEUR A VIS

Surpresseur à turbine (turbo compresseur)

Une ou plusieurs turbines sont montées sur un arbre mis en rotation à grande vitesse (> à 5000 tours par minute), la force centrifuge et la forme de la turbine entraîne l’air de l’aspiration vers le refoulement.
Ce type d’appareil ne nécessite pas d’huile de lubrification dans le fluide.
Il est implanté en salle des machines.

	SURPRESSEUR A TURBINE

TRAITEMENT DE L’AIR COMPRIMÉ

L’air à la sortie des compresseurs doit subir plusieurs traitements avant d’être dirigé vers les enneigeurs.

    Refroidissement : la compression élève la température de l’air (80 à 100 °C), il est important de le refroidir à une température la plus basse possible (proche de zéro °C) pour ne pas pénaliser le rendement des enneigeurs mais surtout pour permettre l’extraction de l’humidité qu’il contient.

     Cette opération est réalisée dans un réfrigérant utilisant soit de l’eau refroidie (échangeur à double circuit, air comprimé / eau d’enneigement) ou l’air froid extérieur, (batterie air / air).

    Séparation des condensas : le refroidissement condense la vapeur d’eau contenue dans l’air comprimé et entraîne  la formation de gouttelettes lesquelles doivent être extraites pour ne pas polluer le réseau et perturber le fonctionnement général de l’installation.

     Cette opération est réalisée dans un séparateur.

     Un séparateur est constitué d’une enceinte cylindrique munie de chicanes perpendiculaires au flux d’air arrêtant les gouttes (condensas) qui sont ensuite évacuée au point bas de l’appareil.

    Séparation des huiles de lubrification : dans le cas d’utilisation de compresseurs lubrifiés, une petite partie (quelques ppm) d’huile est présente dans l’air comprimé et se retrouve en grande partie dans les condensas à la base du séparateur, le mélange (eau + huile) doit alors passer dans un appareil déshuileur avant le rejet d’eau à l’égout.

NB :Depuis 1992 et la loi sur l’eau, les rejets d’hydrocarbures dans le milieu naturel sont très réglementés.

EXEMPLE DE SCHEMA DE CIRCUIT D'AIR COMPRIME AVEC TRAITEMENTS

CONTRÔLE ET GESTION DES INSTALLATIONS D’ENNEIGEMENT

Le contrôle et la gestion d’une installation fait appel à plusieurs actions, lesquelles peuvent être prises indépendamment ou cumulées pour obtenir plusieurs niveaux de pilotage